JP4172932B2

JP4172932B2 - カラーハーフトーン用確率的スクリーンの設計方法及び装置

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Publication number: JP4172932B2
Application number: JP2001373584A
Authority: JP
Inventors: ゲワンシェン; シャーマゴウラヴ
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 2000-12-15
Filing date: 2001-12-07
Publication date: 2008-10-29
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラー画像/テキスト印刷または表示システムの技術に関するものであり、特に、印刷または表示プロセスにおいて最大インク分散および最適化空間周波数レスポンスを得るために区切り式確率的スクリーンすなわち相関式確率的スクリーンでハーフトーン処理（連続トーン画像を二値表示で表すこと）を実施する方法及び装置に適用可能である。
【０００２】
【従来の技術】
今日のビジネスや科学の分野では、カラーが通信構成要素として重要になっている。カラーは、知識およびアイデアの共有を容易にする。デジタル・カラー・プリント・エンジンの開発に関係している会社は、製品の精度および全画像品質を改善する方法を絶えず探し求めている。
【０００３】
カラー画像は、普通、１つまたはそれ以上のセパレーションとして表される。各セパレーションは、単一の一次あるいは二次カラーについてのカラー記録密度信号からなる。カラー記録密度信号は、普通、デジタルのグレイ画素または連続階調（コントーン）画素として表され、最小から最大まで大きさが変わり、間のグラジエントの数が、システムのビット記録密度と一致する。したがって、共通の８ビット・システムは、各原色について２５６の階調を提供する。従って、或るカラーは、各画素の大きさの組み合わせと考えることができる。これらの組み合わせは、一緒に見たときに、組み合わせカラーを与える。通常、プリンタ信号は、３つの減法混色の原色信号（シアン、マゼンタ、イエロー）とブラック信号を含んでおり、これらが一緒になってプリンタ着色剤信号となると考えることができる。各カラー信号は、セパレーションを形成しており、これが他のセパレーションと組み合ったときにカラー画像を形成する。
【０００４】
文書処理装置（ＤＰＳ）は、文書及びそれらの構成要素を構築、生成、印刷、送信、走査、記憶、アーカイブする１セットの装置をいう。これらの装置は、エンジン、プリンタ、スキャナ、ファックス、電子ライブラリなどを包含し、これらの多くは、電子写真環境において使用され得る。本発明は、特に印刷システムに関連した状況を扱い、或る文書処理システムの主要例として説明するが、このような特定の印刷用途のいずれにも限定するつもりはない。どんなＤＰＳも、本発明の利点から利益を得ることができると考えられる。
【０００５】
プリンタは、有限数の出力可能性を提供し、普通、二値である。すなわち、プリンタは、所与の画素位置でドットを生成するか、あるいはまったくドットを生成しないかである。したがって、各加法混色の原色について２５６の階調を持つカラーセパレーションが与えられた場合、コントーン効果を表す１セットの二値プリンタ信号が生成されなければならない。このプロセスは、ハーフトーン処理と呼ばれる。このような構成においては、所与の領域および多数のコントーン画素を有するセパレーションにわたって、領域内のコントーン画素アレイの各画素値が、１セットの予め選択された閾値のうちの１つと比較される（閾値は、ディザ・マトリックスとして記憶されてもよく、そして、このマトリックスよって生成された反復パターンがハーフトーン・セルと考えられる）。このような構成の効果は、画像がコントーンである領域について、マトリックス内の閾値のいくつか限度を超えることである。すなわち、或る特殊な位置での画像値が、その同じ位置についてディザ・マトリックスに記憶された値より大きくなるということである。二値の場合、閾値が限度を超えた画素またはセル要素は、ブラックまたは或るカラーとして印刷されるかもしれないが、他の要素は、データよって描かれる実際の物理的な量に依存して、ホワイトのままであるか、あるいは、無着色であってもよい。人間の視覚系は、急速に変化する空間パターンを平均化する傾向があって、プリンタよって生成されたスポット・カラーにおける微小変動の空間的平均だけを知覚するので、上記のハーフトーン処理プロセスは、コントーン入力における所望のカラーに近いカラーを生成するのに用いることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
閾値のディザ・マトリックスは、しばしば、「スクリーン」と呼ばれ、スクリーンを使用してコントーン画像から二値画像を生成するプロセスは、「スクリーニング」と呼ばれている。普通のデジタル・ハーフトーンは、多数の孤立ドットとして開始し、これらのドットは、紙面で要求される着色剤が多くなるにつれて大きく成長する。これらのスクリーンは、クラスタード・ドット・スクリーンと呼ばれる。クラスタード・ドット・スクリーンにおいてドットが繰り返される基本的な比率は、普通、スクリーンの空間周波数と呼ばれる。スクリーン空間周波数が高くなれば高くなるにつれて、出現する画像がより細かい、そして、より滑らかになり、また、画像における精細部を表すドットの能力が大きくなる。ディザリングは、特にセパレーション間の位置合わせが理想よりも低い印刷システムにおいては、多数のセパレーションにおいて類似した反復パターンを重畳するとき、画像を通るスクリーンの反復パターンがモアレその他の人為構造を生じさせる可能性があるという問題を提起する。
【０００７】
確率的、すなわち、非周期的スクリーニングは、普通のクラスタード・ドット・スクリーンに代わるものである。文書上の着色剤の増大と共に成長するドットを生成する代わりに、確率的スクリーニング法は、間隔を置いた画素位置で孤立ドットが良く分散したパターンを生成する。したがって、ドットにおける基本的な周期性はまったくないが、その代わりに、スクリーンの設計は、快いノイズ特性を持つパターンを生成しようとする。快いノイズ特性は、人間の視覚系がかなり減力された感度を有する高い空間周波数の領域にノイズ・エネルギーを分散させるようにスクリーンを設計することよって達成される。確率的、すなわち、非周期的なスクリーニングの、周期的なスクリーニングを超える利点のうちの１つは、モアレの抑制である。
【０００８】
カラー確率的スクリーニングは、従来技術では、代表的には、すべてのセパレーション（ドット・オン・ドット）に対して同じスクリーンを使用するか、あるいは、独立スクリーン（おそらく、単一スクリーンをシフト／回転／フリップすることによって得られる）を使用することによって実施されていた。これらの方法は、異なったセパレーションについての印刷ドット間のオーバーラップについて制御しないので、最大インク分散および最適化空間周波数レスポンスでハーフトーンを生成しない。スクリーニング・プロセスでの成功率が低ければ、生じた画像の滑らかさが少なくなる。すなわち、粒状の画像となる。もちろん、本発明の全体的な目的は、粒状性が最小限に抑えられ、滑らかさが向上し、意図したカラーを正確に再現できるように画像を生成することにある。
【０００９】
単一スクリーンの望ましい態様を設計し、促進する１つの方法は、スクリーンに「メリット関数」を適用、評価することである。ここで、１からＮまでのＮ個の閾値を有するハーフトーン・スクリーンを考える。二値出力Ｂ（ｘ、ｙ）は、ディザリング規則よって決定される。
Ｂ(x,y) = １Ｇ(x,y)≧Ｔ(x,y)の場合;
Ｂ(x,y) = ０、上記以外の場合式（１）
ここで、ｘ、ｙは空間座標であり、Ｔは（ｘ、ｙ）での閾値であり、Ｇは０からＮまでのグレイ・レベル入力である。出力Ｂの値１は、ホワイト画素を表しており、０はブラック画素を表している。ドットのオーバーラップのない場合、一定の入力レベルＧに対応する二値ハーフトーン・パターンが、ハーフトーン・スクリーンによって定められた領域内で、Ｇブラック画素およびＮ-Ｇホワイト画素を有することになる。このハーフトーン・パターンの視覚的外観は、ブラック画素またはホワイト画素がマイノリティであるかどうかに依存する。ホワイト画素がＧ<Ｎ/２である場合、出力の外観はホワイト画素の分布に基づくはずである。一方、外観はブラック画素の分布に基づくはずである。メリット関数は、すべてのレベルの評価を結合するのに用いることができる。したがって、メリットの半分はブラック画素の分布に基づき、別の半分はホワイトに基づく。ハーフトーン出力についての視覚的評価の量的測度は、所望スクリーンの仕様によって変化する。たとえば、確率的スクリーンの出力に「均一に」分散されたすべてのマイノリティ画素を有することは、視覚的には快い。数学的には、任意２つのマイノリティ間のすべての距離の合計を最大化するように変換される。一般的に、各グレイ・レベルからのメリット関数への寄与度は、このレベルで現れるすべてのマイノリティのグレイ・レベルおよび位置の関数として書くことができるということである。したがって、マイノリティかマジョリティかは式（１）によるディザリング規則によって決定されるので、レベルＧでの寄与度Ｑは、Ｇおよびハーフトーン・スクリーンにおける対応する閾値の位置の関数として書くことができる。
Ｑ(G) = Ｑ(G; x₁, y₁; x₂, y₂, ... x_G, y_G)、Ｇ < N/2の場合
上記以外の場合は
Ｑ(G) = Ｑ(G;x_G+1, y_G+1, x_G+2、x_G+2, y_G+2, ... x_N, y_N) 式（２）
ここで、x_T、y_Tは閾値Tの座標である。
【００１０】
メリット関数Ｍ全体は、すべてのレベルからの寄与度Ｑ(Ｇ)の合計として定義し得る。

式(３)
ここで、Ｗ(Ｇ)は、Ｇの加重関数である。最適化の目標は、上記の単一値メリット関数Ｍを最大化（または最小化）することにある。メリットが最適化プロセス全体を通じて使われるので、設計は、すべてのグレイ・レベルの最良バランスおよびサイズ、形状その他の幾何学的要件における所与の制約間の最高の妥協を達成することができる。
【００１１】
シミュレートしたアニーリングは、標準の最適化技術であり、多くの異なった変形例、修正例を有する。それは、最適化メリット値を同定するようにメリット関数の反復演算におけるスクリーン閾値のランダム・スワッピングのアクセプタンスを制御するように温度を類推することよってハーフトーン・スクリーン設計に有効に適用することができる。アクセプタンスは、温度によって確率的にセットされ、スワッピングによるメリット関数の変化と比較される。
【００１２】
温度が高いとき、負の結果さえ容認され得る。したがって、最適化は局所的最低値になりにくい。温度は、最適化プロセス中に徐々に低下させられ、温度がローエンドまで低下したときに最終結果が保存される。図１のフローチャートは、単一ハーフトーン・スクリーン・デザインのための基本的な最適化プロセスを示している。始めに、ハーフトーン・スクリーンのすべての閾値が、先の設計からランダムに設定あるいはコピーされる。制御温度τは温度ｔ１に設定される（ステップ２０）。特殊なハーフトーン・スクリーンについてどんなメリット関数が定められるかが計算される（ステップ２２）。
【００１３】
最適化ループは、２つの閾値Ｔ１、Ｔ２のランダムな選択で開始する（ステップ２４）。選択閾値をスワッピング後、スワッピングによるメリット関数の変化が計算される（ステップ２６）。一般的に、メリット関数Ｍ全体を再計算する必要はなく、その代わりに、メリット関数Ｔ１、Ｔ２間のレベルの寄与度のみが計算される。メリット関数の変化がシミュレートアニーリングの現温度によって設定されたアクセプタンスを満たす場合（ステップ２８）、スワップされた順序が保持され、温度τが低下させられる（ステップ３０）。プロセスは、次のスワッピング・ループに進む（ステップ３２）。さもなければ、順序は、次のループについてのスワッピングおよび移動の前にリストアされる（ステップ３４）。この反復プロセスは、温度が所望低レベルτ０に達し、スクリーンの最終構成が保存されるまで続けられる（ステップ３６）。もちろん、結果が不満足である場合には、温度が再設定され、最適化が再び開始される。確率的スクリーンの場合、式（２）、すなわち、各グレイ・レベルＧでのメリット関数Ｑ(Ｇ)を合算形態に簡略化することができる。

上記は、Ｇ<N/2の場合である。

上記はそれ以外の場合である。
式（４）
ここで、ｑは一対の閾値のＧ及び位置にのみ依存する。このような環境の下で、メリット関数の計算は圧縮され得る。たとえば、両選択閾値が平均値、すなわちＴ１＜Ｔ1＜Ｎ/２より小さい場合、スワッピングによるメリット関数の変化ΔＭは、以下の式のように書くことができる。

式（５）
【００１４】
理想的な確率的スクリーンは、すべてのマイノリティ画素が「均一に」区切られるような、任意一定の入力Ｇを有する出力パターンを作り出すことになる。数学的に、上記の説明は、式（４）よって与えられるメリット関数Ｑ（Ｇ）を最小化することに等しい。この場合、q(G; x_I, y_I、x_j, y_j)は、(x_j、y_j)間の距離の関数である。すなわち、

式（６）
【００１５】
式（３）によって与えられるメリット関数Ｍは、選択された加重関数ｗ（Ｇ）ですべてのレベルのＱ(Ｇ)を合計する。この加重関数ｗ（Ｇ）は、たとえば、次のように定義される。
ｗ(G) =N/G、Ｇ<N/2の場合、
ｗ(g) = N/(N-G)、上記以外の場合式（７）
【００１６】
上記のメリット関数を用いることで、個々の確率的ハーフトーン・スクリーンが、異なったサイズ、形状で設計され得る。ハーフトーン・スクリーンがディザリング・プロセスにおいて反復適用されるので、周期性についての付加的な考慮が、式（６）によって与えられる関数ｑに対して行われなければならない。実際に、画素間の予め計算した関数ｑを持つルックアップ・テーブルを利用する場合、最適化に伴うたいていの計算は、単純な加算であり、シミュレートしたアニーリングが非常に急速に進行できる。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、複数のカラーセパレーションのカラー・ハーフトーン処理で使用することを意図した複数の相関した確率的スクリーンを設計する方法およびシステムを得ることができる。メリット関数が、各スクリーンまたはスクリーン部と関連づけられる。メリット関数は、特にインク分散を最大化し、空間周波数レスポンスを最適化することに関して、スクリーンの望ましさの程度を表す。付加的なメリット関数が、スクリーンおよびスクリーン部と関連づけられる。付加的なメリット関数は、インク分散および組み合わせ空間周波数レスポンスに関してスクリーン組み合わせの望ましさの程度を表す。スクリーンは、メリット関数を最適化するように構築される。画像は、複数のカラーセパレーションを有する普通のカラー・ハーフトーン処理プロセスにおいて選択スクリーンを使用して生成される。
【００１８】
一実施例において、個々のメリット関数は、加重平均を使用して単一複合メリット関数に結合され、スクリーン構築プロセスがこの複合メリット関数を最適化する。別の実施例で、スクリーン構築プロセスにおいて個々のメリット関数を利用してもよいし、単純な加重平均以外の組み合わせの形態を使用してもよい。
【００１９】
複数のスクリーンの構築は、好ましくは、各スクリーンおよびスクリーン組み合わせの望ましさを表すメリット関数を最適化する反復プロセスを包含する。このプロセスは、スクリーンのランダムな初期セットで開始し、選択メリット値（単数または複数）を最適化するためにスクリーンを反復修復する。メリット関数は、好ましくは、複数のトーン、カラー値についてマイノリティ画素を設置することに基づいている。
【００２０】
本発明の主要な利点は、画像形成プロセスにおいて最大インク分散を達成し、空間周波数レスポンスを最適化する、カラー・ハーフトーン処理で有用なスクリーンを設計する方法である。
【００２１】
本発明の別の利点は、一次画素位置の評価を通じて最大インク分散度および最適化空間周波数レスポンスを表すメリット関数値を評価することよってスクリーン設計を容易にするスクリーン設計方法である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明は、インク分散を最大にし、多数のカラーセパレーションの結合印刷のための滑らかさを改良する確率的スクリーン設計、実施のための方法およびシステムに関する。この方法は、区分した単数の確率的スクリーンまたは複数の個別のスクリーンのいずれかの概念を多色設定に適用するものであり、区分したスクリーンまたは複数の個別のスクリーンは、それぞれと関連したカラーセパレーションについてセパレーション相互のオーバーラップを最小化し、そして、スクリーン組み合わせの外観を個々のスクリーンに加えて最適化するように同時に設計される。
【００２３】
一実施例において、第２の区分すなわち第２のスクリーンは、第１のスクリーン（すなわち第１の区分）の共役であり、閾値は逆の順序になっている。
【００２４】
別の実施例においては、メリット関数は、スクリーン構成を最適化するのに使用され、マイノリティ（少数）画素の分散を最大にするようにスクリーンの組み合わせを分析するためのメリット・ファクタを含んでいる。メリット関数は、いくつかの式からなり得るものであり、実行されるどんな実施例でも、個別のスクリーンまたは区分間のカラー関係が演算されて所望のシステム出力またはプリント品質に対応する最大最適化値を識別する。
【００２５】
説明のために、ここで、オンにされた画素の数において所望の確率的スクリーンが線形となるように設計されているものと仮定する。確率的スクリーンは、たとえば、１と２５５の間の１２８×１２８閾値アレイである。画像（１個のセパレーション）をハーフトーン処理するとき、画素の画像値が閾値を超える場合に画素がオンにされる。スクリーンの直線性は、値Ｖを有する一定の画像をハーフトーン処理するとき、出力におけるオンにされた画素のフラクション（１部分）が０と２５５の間のＶのすべての値についてＶ／２５５（または最も近い入手可能な近似値）であることを意味する。図２（ａ）は、その閾値によるスクリーンを表している。図２（ａ）における線形アレイは、左から右へ、１から２５５まで続く増加順序でスクリーンにおけるドットの閾値を表している。各閾値は、画像がまさにその値に達したときにオンにされるすべての画素を表している。ドットの或る特定の閾値または閾値領域は、１つのセパレーションによってで満たされ、そのセパレーションりのドットがその閾値／閾値領域に対応する画素を完全に覆っていることを示している。
【００２６】
２つのカラーセパレーションについて、セパレーション間のオーバーラップを最小化する簡単な方法の１つは、一方のセパレーションについてのドットと、他のセパレーションりについての閾値_conjugate(x,y) = ２５６-閾値(x,y)を設定することによって得られる共役ドットとを使用することである。（たとえば、チェッカー盤上の相補的なホワイトます目対ブラックます目）。
【００２７】
オリジナル、共役ドットで同時に満たしたときのハーフトーン・ドットの任意のプアーな空間周波数特性は、ドット設計プロセスにおいて適当な制約を組み入れることよって克服し得る。本発明のためのスクリーン設計の場合、Wangの米国特許第６，０１４，５００号に記載された方法を使用する。区分処理に基づいて共役パターンを使用して完全なスクリーンＳを空間的に２つの領域Ｓ１、Ｓ２に区分する（例えば、チェッカー盤のホワイト画素に対応する領域はＳ1にあり、ブラック画素に対応する領域はＳ２にある）。スクリーンのメリット関数は、
Ｍ(S) = ｗ0Ｍ(S) + ｗ1Ｍ(S1) + ｗ2Ｍ(S2) 式（８）
であり、ここで、Ｍ()は、通常の確率的スクリーンについてのメリット関数である。本発明の一具体例では、ウェイトは、ｗ0=1、ｗ1=3、ｗ2=3となるように選んだ。この重量選択背後の正当性は後に説明する。メリット関数全体は、３つの部分、すなわち、スクリーンのＳ1部分（チェッカー盤のホワイト部分）だけに印刷されるテクスチャの品質を評価するＭ（Ｓ１）と、スクリーンのＳ２部分（チェッカー盤のブラック部分）だけに印刷されるテクスチャの品質を評価するＭ(Ｓ２)と、スクリーンのＳ1、Ｓ２両部分に同時に印刷されるテクスチャの品質を評価するＭ（Ｓ）との加重組み合わせである。各セパレーションについての完全な塗りつぶし（フィル）順序は、選ばれたシーケンスにおける異なったセットの画素位置についてのフィル順序を連結することによって得られる。そして、完全なフィル順序はスクリーンを作成するのに利用される。スクリーン設計プロセスは、領域Ｓ1、Ｓ２の各々についての画素のフィル順序を戻し、その順序に従って画素が塗りつぶされるとき、（ａ）Ｓ1のみが塗りつぶされる場合、（ｂ）Ｓ２のみが塗りつぶされる場合、（ｃ）Ｓ1、Ｓ２の両方が同時に塗りつぶされる場合の３つの場合すべてにおいて所望の空間周波数特性を持つようにする。
【００２８】
ひとたびスクリーンを設計したならば、２つの区切りのハーフトーン処理のためにそれを次のように使用することができる。一方の区切りは、５０％ポイントまでの順序でＳ1に対応する画素を連続して塗りつぶすことによって開始し、次いで、逆の順序でＳ２に対応する画素を塗りつぶす。第２の区切りは、５０％ポイントまでの順序でＳ２に対応する画素を塗りつぶすことによって開始し、次いで、逆の順序でＳ１に対応する画素を塗りつぶす。この規則は、第１セパレーションについての閾値ベースの確率的スクリーンに変換することができる。その場合、レベル０〜５０％がドット設計から得られたフィル順序でチェッカー盤のＳ1部分における画素をオンにし、レベル５０％〜１００％が設計から得られたフィル順序と逆の順序でチェッカー盤のＳ２部分における画素をオンにする。こｋで、「Ｓckr」は、この方法で設計されたスクリーンを示し、「ｔ_ckr(x,y)」は、このスクリーンに対応する閾値アレイ・マトリックスを示す。それ故、第２セパレーションに対する規則は、共役の閾値スクリーン（閾値_conjugate(x,y)=256−閾値(x,y)として先に定義した）を使用することに対応する。いま、５０％有効範囲に達するまでシングル区切りがチェッカー盤の半分にのみ印刷するので、メリット関数Ｍ(Ｓ1)、Ｍ(Ｓ２)を重く加重することが重要であり、従って、メリット関数におけるウェイトがｗ0=1、ｗ1=3、ｗ2=3のように選択された。これらのウェイトの付加的な最適化を実行して性能を向上させることができる。
【００２９】
このハーフトーン処理方法は、「閾値におけるセパレーション」（後述する）を持つＫ、Ｃについて同じスクリーン、Ｍについて共役スクリーン、そして、独立した回転スクリーン上のＹを用いることによってＣＭＹＫハーフトーン処理に一般化される。Ｙセパレーションがプリントにおける輝度を殆ど変化させず、イエロー着色剤の望ましくない吸収性が最も小さくなる傾向があるため、イエローについて独立ハーフトーン・スクリーンを使用することで、画質の低下を最小限にすることができる。基本的な観念は、まず、Ｋセパレーションをハーフトーン処理し、次いで、Ｃセパレーションを修正してスクリーンの次のより高いレベルを占有することにある。したがって、それぞれ、ｉ_K及びｉ_CというＫ及びＣのコントーン値を持つ一定の画像について、Ｋセパレーションは、ハーフトーン・スクリーンの第１のｉ_K閾値を占有する。そして、なんらオーバーラップが必要ない場合（ｉ_K+ｉ_C<255）には、シアンセパレーションがｉ_K+１からｉ_K+ｉ_Cまでの閾値を占有する（図２（ｂ）参照）。オーバーラップが必要な場合、閾値はゼロから始まって再利用される。これは、図２（ｃ）に示してある。この目標を達成するためにシアンセパレーションにおいて必要とする実際の修正は、単に、ブラックセパレーションからのハーフトーン・エラーを追加（コントーン入力−ハーフトーン出力）だけである。
【００３０】
ＣＭＹＫ画像を処理するための完全なアルゴリズムが図４（ａ）及び４（ｂ）に例示してある。これは次のように要約することができる。
１．特別に設計されたスクリーンＳ_ckrのための閾値アレイt_ckr(x,y)及びイエローセパレーションのための独立した回転スクリーンt_Y(x,y)を読み込む（ステップ４０：その平面は、これらのスクリーンでタイル張りされて各画素位置についての閾値を得ている）。
２．画像をＣＭＹＫコントーンセパレーションｉ_C(m,n)、ｉ_M(m,n)、ｉ_Y(m,n)、i_K(m,n)に区切る（ステップ４２）。
３．特別に設計されたスクリーンＳ_ckrを用いてＫセパレーションをハーフトーン処理し（ステップ４４）、バイレベルＫ出力ｂ_K(m,n)を獲得（ステップ４６、４８、５０）する。
（i_K(m,n)＞t_ckr(m,n)）の場合、b_K(m,n)=255を設定する。
それ以外の場合、b_K(m,n)=０を設定する。
４．Ｋセパレーションに対してハーフトーン・エラーを加えることによってシアンセパレーションを修正する（ステップ５２）。
ｉ_C(m,n)=ｉ_Cr(m,n)+（ｉ_K(m,n)-ｂ_K(m,n)）
５．特別に設計されたスクリーンＳ_ckrを用いて修正済みのシアンセパレーションをハーフトーン処理（ステップ５４）してバイレベルＣ出力b_C(m,n)を獲得する（ステップ５６、５８、６０）。
（ｉ_C(m,n)＞ｔ_ckr(m,n)）の場合、ｂ_C(m,n)=255を設定する。
それ以外の場合、ｂ_C(m,n)=0を設定する。
６．特別に設計されたスクリーンＳckrの共役を使用してＭセパレーションをハーフトーン処理（ステップ６２）して、以下を獲得する（ステップ６４、６６、６８）する。
（ｉ_M(m,n)＞(256-t_ckr(m,n))の場合、ｂ_M(m,n)=255を設定する。
それ以外の場合、ｂ_M(m,n)=0を設定する。
７．独立のＹスクリーンを使用してＹセパレーションをハーフトーン処理（ステップ６８）し、バイレベルＹ出力ｂ_Y(m,n)を獲得する（ステップ７０、７２、７４）。
（i_Y(m,n)＞t_Y(m,n)）の場合、b_Y(m,n)=255を設定する。
それ以外の場合、b_Y(m,n)=0を設定する。
記述をより簡単にするために、画像全体をＣＭＹＫコントーンセパレーションに区切ることができる。実際問題として、アルゴリズムは、ピクセル毎に又は走査ライン毎に適用することができ、画像をセパレーションに分解する必要はない。
【００３１】
ここで、それぞれｉ_C、ｉ_M、ｉ_KとしてＣＭＫセパレーションについてのコントーン値を有する一定の画像をハーフトーン処理すると考える（Ｙセパレーションは、独立スクリーンを使用してハーフトーン処理されるので、この説明では省略している）。Ｃ、Ｍ、Ｋセパレーション間になんらオーバーラップが必要ない場合（i_C+i_M+i_K＜255）、上記アルゴリズムからのＯＮＣＭＫ画素は、図２（ｄ）に示すように、ドットＳ_ckrの閾値を占有する。明らかなように、異なった区切りについてのＯＮ画素は、別々の閾値を占有し、したがって、オーバーラップを回避している。それに加えて、ハーフトーンは、設計プロセスに両端からの同時印刷を組み入れている設計基準を考慮して、良好な空間周波数特性を有する。
【００３２】
ここで、本発明が、設計プロセスにおけるスクリーンの交互の空間区分を使用するように、あるいは、両方向（０からの昇順及び２５５からの降順）からの同時フィル（塗りつぶし）の下で良好な空間特性をもって直接設計するように一般化され得ることに注目されたい。また、シアン領域が、ブラックの次ではなくてマゼンタ（閾値における）と隣接する可能性があり、そして、閾値の割り当て方式がセパレーション間で入れ替えられ得ることにも注目されたい。
【００３３】
本発明を結合スクリーン区分または共役スクリーンを設計し、これらの設計したスクリーンを可視化して画質を向上させることに関して説明してきたが、本発明は、最大インク分散および最適化空間周波数レスポンスを達成するように個別であるが相関したスクリーンを設計するのに設計プロセスを使用する別の実施例にも適用可能である。
【００３４】
普通の確率的スクリーンの最適化基準を使用するばかりでなく、同時に、スクリーン最適化のために設計プロセス中に付加的なメリット要件を適用することよって２つまたはそれ以上の確率的スクリーンを設計することができる。メリット関数は、適切なスクリーンの組み合わせの効果を識別するのに適用され、それぞれのカラーセパレーションについて使用される場合、所望のインク分散および特別な周波数レスポンスを提供する。
【００３５】
図３のフローチャートを特に参照して、ここには、異なったカラーセパレーションについて同時スクリーン設計に使用できる２つ以上の確率的スクリーンのための設計プロセスが示してある。２つのランダムに選んだスクリーン構成ｓ1及びｓ2をまず選択する（ステップ８０及び８２）。各スクリーンについての最適化メリット関数は前述の要領で、Ｍ(ｓ)によって与えられる（ステップ８４）。最適化確率的スクリーンの評価および設計のためにランダム・スワッピングを使用する。しかしながら、重要なことには、メリット関数は、２つの相関した確率的スクリーンの設計について次のように修正される（ステップ８６）。
Ｍ_all = ｗ1Ｍ(s1) + ｗ2Ｍ(s2) + ｗ3Ｍ'(s1 + s2) 式（９）
ここで、Ｍ'(s1 + s2)は、両スクリーンs1、s2の結合マイノリティ画素についての付加的な「メリット・ファクタ」であり、w1, w2 w3は、画質全体をバランスさせるためのウェイトである。式（９）のメリット関数は、すべての可能性のあるスクリーン設計のために適用され、その結果、最適化メリット値Ｍallが識別され（ステップ８６）、この最適化メリット値に対応するスクリーン設計s1、s2を画像可視化（ステップ８８）のために選ぶことができる。
【００３６】
２つのスクリーンによって使用されるマイノリティの組み合わせについての可能性は４つある。すなわち、ｓ1によるブラック・マイノリティおよびｓ2によるブラック・マイノリティと、s1, s2によるホワイト、ｓ1によるブラックおよびｓ2によるホワイトと、s2によるブラックおよびｓ1によるホワイトである。これらの可能性は、カウントされ得る。あるいは、或る種の用途の場合、たとえば、ハイライト・カラー出力を滑らかにする場合、ブラックとブラックの組み合わせのみをカウントする必要がある。したがって、Ｍ'(s1 + s2)の定義は、上記のシングル・スクリーン・メリット関数Ｍ(s)に非常に類似しているが、但し、新しいメリット関数がs1、s2の両方によって生成されるすべてのマイノリティ画素をカウントする場合を除く。
【００３７】
特に図５のフローチャートを参照して、ここには、異なったカラーセパレーションのハイライト領域のために区分を使用することができる１個の空間的に区切られた確率的スクリーンのための設計プロセスが示してある。特に、図３のプロセスにおけるような第１、第２のスクリーンに対応して、オリジナルのスクリーンSが初期化され（ステップ９０）、その２つの空間区分ｓ1、ｓ2が定められる（ステップ９２）。すべての可能性あるスクリーン区分及び組み合わせのための最適化メリット関数は、前述の要領で定められる（ステップ９４）。評価メリット値を使用してスクリーンSの反復修正（ステップ９６）を行って最適化確率的スクリーンを構築する。２つの相関確率的区分の設計のためのメリット関数は、s1、s2が２つの空間区分に対応する上記の式９と同じである。最適化スクリーン設計は、画像可視化（ステップ９８）のために選ぶことができる。
【００３８】
本発明は、また、式９のメリット関数のフレームワークにおけるスクリーン設計プロセスへ付加的な制約を組み入れることも意図している。このような制約の１例としては、s1、s2が共役スクリーンである場合、すなわち、Ｎ個のグレイ・レベルを有するスクリーンについて閾値_s1(x,y)=N- 閾値_s2(x,y)、の場合がある。このファクタは、オリジナル、共役スクリーンを異なった区切りについて使用するとき、組み合わせのためのハーフトーン・テクスチャもまた最適化されるようにシングル・スクリーンを生成することになる。シングル・スクリーンを有する利点は、１セパレーション毎に区別した独立スクリーンについての要件よりもシステム記憶要件を低減することにある。
【図面の簡単な説明】
【図１】単一の独立した確率的スクリーンを設計するプロセスのためのメリット関数の適用を例示するフローチャートである。
【図２（ａ）】増加順序におけるドット閾値を示す概略図である。
【図２（ｂ）】増加順序におけるドット閾値を示す概略図である。
【図２（ｃ）】増加順序におけるドット閾値を示す概略図である。
【図２（ｄ）】増加順序におけるドット閾値を示す概略図である。
【図３】本発明の一実施例であるプロセス・ステップを例示するフローチャートである。
【図４（ａ）】本発明の別の実施例による、ＣＭＹＫ画像を処理するためのプロセス・ステップを例示するフローチャートである。
【図４（ｂ）】本発明の別の実施例による、ＣＭＹＫ画像を処理するためのプロセス・ステップを例示するフローチャートである。
【図５】本発明の別の実施例のためのプロセス・ステップを例示するフローチャートである。

Claims

カラー・ハーフトーン処理で用いるための複数の相関した確率的スクリーンを設計する方法であって、
前記スクリーンの各々に、該スクリーンの望ましさの測度を表すメリット関数を関連させるステップと、
前記スクリーンの選定した組み合わせに、インクの分散および組み合わせ空間周波数レスポンスに関する前記スクリーンの選定した組み合わせの望ましさの測度を表す付加的なメリット関数を関連づけるステップと、
前記メリット関数を最適化するように複数のスクリーンを構築するステップとを包含し、
前記最適化されたメリット関数は、以下の式で表される、
Ｍ _all ＝ｗ１Ｍ（ｓ１）＋ｗ２Ｍ（ｓ２）＋ｗ３Ｍ’ ( ｓ１＋ｓ２）
ここで、ｓ１及びｓ２は、選定された２つのスクリーンを指し、Ｍ’（ｓ１＋ｓ２）は、２つのスクリーンｓ１及びｓ２の結合マイノリティ画素についての前記付加的なメリット関数であり、ｗ１、ｗ２、ｗ３は選択的に選定したウェイトである、
を包含することを特徴とする方法。
請求項１記載の方法において、前記最適化ステップが、メリット関数の選択的な加重平均の最適化を包含することを特徴とする方法。
請求項２記載の方法において、前記構築ステップが、各スクリーンの望ましさおよびスクリーン組み合わせを示すメリット値を演算するための反復プロセスを包含することを特徴とする方法。